| 2019 №07 (01) |
DOI of Article 10.15407/as2019.07.02 |
2019 №07 (03) |
Журнал «Автоматическая сварка», № 7, 2019 г., с.9-15
Влияние формы инструмента для сварки трением с перемешиванием на физико-механические свойства сварных соединений алюминиевого сплава EN AW 6082-T6
К. Красновский1, Ю.А. Хохлова2, М.А. Хохлов2
1Институт сварки. 44-100, Польша, Гливице, ул. Бл. Чеслава, 16–18. E-mail: is@is.gliwice.pl
2ИЭС им. Е.О. Патона НАН Украины. 03150, г. Киев, ул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
В статье представлены результаты исследования формирования макроструктуры и распределения механических свойств в сварных соединениях плоских образцов из алюминиевого сплава EN AW 6082-T6 толщиной 8 мм, полученных методом сварки трением с перемешиванием с применением трех типов специально разработанных пинов с заплечиками: С — цилиндрического резьбового пина и заплечика со спиральной канавкой; T — цилиндрического резьбового пина с тремя канавками и заплечика со спиральной канавкой; S — гладкого цилиндрического пина без резьбы и плоского заплечика. Сварка трением с перемешиванием проводилась на оборудовании Института сварки в Гливице (Польша), а обработку образцов и механические испытания проводили в ИЭС им. Е.О. Патона НАН Украины. Для механических испытаний индентированием использовали прибор «Микрон-гамма», позволяющий по предельным значениям соотношения твердости к модулю упругости Юнга экспериментально идентифицировать структурное состояние металла после измельчения и определить наличие деформационного упрочнения. Установлено, что для всех трех образцов твердость зоны термического влияния понижается, а в зоне термомеханического влияния твердость повышается. Максимальные значения твердости свойственны центральной части ядра сварных соединений, а также светлым овальным концентричным фрагментам структуры верхней и нижней части ядра. По наличию в ядре наноразмерной упрочненной структуры и равномерности ее распределения, а также хорошей рассеянности оксидных пленок и отсутствию несплошностей, оптимальным можно считать сварку трением с перемешиванием инструментом С-типа. Сделано предположение, что формирование равномерной структуры в сварных швах можно получать при трех-четырех оборотах сварки трением с перемешиванием инструмента на одном месте. Библиогр. 21, табл. 1, рис. 7.
Ключевые слова: сварка трением с перемешиванием, зона термомеханического влияния, ядро сварного шва, индентирование, индентор Берковича, модуль Юнга, физико-механические свойства
Поступила в редакцию 06.03.2019
Подписано в печать 10.06.2019
Список литературы
1. Thomas W.M., Nicholas E.D., Needham J.C. et al. (1991) Friction stir butt welding. European Patent Specification 06 15 480 B1.2. Dawes C.J. (1995) An introduction of friction stir welding and its development. Welding & Metal Fabrication, 63, 13–16.
3. Mishra R.S., Ma Z.Y. (2005) Friction Stir Welding and Processing. Mater. Sci. Eng., 50A, 1–78.
4. Uday M.B., Ahmad Fauzi M.N., Zuhailawati H., Ismail A.B. (2010) Advances in Friction Welding Process: A Review. Sci. Technol. Weld. Join., 15, 534–558.
5. Krasnowski K., Sędek P., Łomozik M., Pietras A. (2011) Impact of selected FSW parameters on mechanical properties of 6082-T6 aluminium alloy butt joints. Archives of Metallurgy and Materials, 56, 4, 965–973.
6. Threagill P.L., Leonard A.J., Shercliff H.R., Withers P.J. (2009) Friction Stir Welding of Aluminium Alloys. Int. Mater. Rev., 54, 2, 49–93.
7. Nandan R., DebRoy T., Bhadeshia H.K.D.H. (2008) Recent Advances in Friction-Stir Welding: Process, Weldment Structure and Properties. Prog. Mater Sci., 53, 980–1023.
8. Krasnowski K., Dymek S. (2013) A comparative analysis of the impact of tool design to fatigue behavior of single-sided and double-sided welded butt joints of EN AW 6082-T6 Alloy. Journal of Materials Engineering and Performance, 22, 12, 3818–3824.
9. Krasnowski K. (2014) Fatigue and static properties of friction stir welded aluminium alloy 6082 lap joints using Triflute-type and smooth tool. Archives of Metallurgy and Materials, 59, 1, 157–162.
10. Kalemba I., Kopyscianski M., Dymek S. (2010) Investigation of Friction Stir Welded Al–Zn–Mg–Cu Aluminum Alloys. Steel Research International, 81, 9, 1088–1096.
11. Mustafa B., Adem K. (2004) The influence of stirrer geometry on bonding and mechanical properties in friction stir welding process. Materials and Design, 25, 343–347.
12. Standard DIN EN 573-3:2009, Aluminium and aluminium alloys. Pt 3: Chemical composition and form of wrought products. Chemical composition and form of products.
13. Oliver W.C., Pharr G.M. (1992) An improved technique for determining the hardness and elastic modulus using load displacement sensing indentation experiments. J. Mater. Res., 7, 1564–1583.
14. Oliver W.C., Pharr G.M. (2004) Measurement of hardness and elastic modulus by instrumented indentation: Advances in understanding and refinements to methodology. Ibid, 19, 1, 3–21.
15. Хохлова Ю.А., Клочков И.Н., Гринюк А.А., Хохлов М.А. (2009) Верификация значений модуля упругости Юнга, получаемых микропиновой системой Микрон-гамма. Техническая диагностика и неразрушающий контроль, 1, 30–32.
16. Хохлова Ю.А., Ищенко Д.А., Хохлов М.А. (2017) Индентирование от микро- до нанометрового уровня и примеры исследования свойств материалов с особой структурой. Там же, 1, 30–36.
17. Nano indenters from micro star technologies. Revision 2.3. http://www.microstartech.com
18. Kazuhisa Miyoshi (2002) Surface Characterization Techniques: An Overview NASA/TM-2002-211497, 12–22.
19. Doener M.F., Nix W.D. (1986) Indentation problems. J. Mater. Res., 1, 601–614.
20. Горбань В.Ф., Мамека Н.А., Печковский Э.П., Фирстов С.А. (2007) Идентификация структурного состояния материалов методом автоматического индентирования. Сб. докладов Харьковской нанотехнологической ассамблеи 23–27 апреля 2007 г., Харьков. Наноструктурные материалы. Неклюдов И.М., Шпак А.П., Шулаев В.М. (ред.), Т. 1. сс. 52–55.
21. Фирстов С.А., Горбань В.Ф., Печковский Э.П., Мамека Н.А. (2007) Связь прочностных характеристик материалов с показателями автоматического индентирования. Материаловедение, 11, 26–31.